Может ли жизнь распространиться по всей галактике, подобной Млечному Пути, без технологического вмешательства? Этот вопрос в значительной степени остается без ответа. Новое исследование пытается ответить на этот вопрос, используя смоделированную галактику, похожую на Млечный Путь. Затем они исследовали эту модель, чтобы увидеть, как органические соединения могут перемещаться между ее звездными системами.

Центральный вопрос в науке, вероятно, звучит так: «Как началась жизнь?» Но ответа пока нет. Второй вопрос попроще: «Может ли жизнь распространяться от звезды к звезде?» Это теория панспермии, в двух словах.

История Земли ставит важный вопрос, когда речь заходит о панспермии. Ученые считают, что между тем, как Земля остыла настолько, чтобы стать пригодной для жизни, и появлением жизни прошло очень мало времени. Конечно, не все ученые так думают. Есть целый ряд мыслей по этому поводу. Но остается открытым вопрос: было ли достаточно времени для того, чтобы жизнь на основе ДНК могла развиваться на Земле или панспермия сыграла свою роль?

В то время как большая часть разговоров о панспермии касается простых форм жизни, каким-то образом перемещающихся между звездами, более серьезные разговоры касаются перемещения органических соединений, необходимых для жизни. Ученые обнаружили некоторые из этих соединений на кометах и в других местах космоса. Теперь мы знаем, что они не так редки. Итак, могут ли эти соединения перемещаться из солнечной системы в солнечную систему?

Новое исследование называется «Панспермия в Галактике, подобной Млечному Пути». Ведущий автор — Рафаэль Гобат из Института физики, Вальпараисо, Чили. Исследование доступно на сайте предварительной печати arxiv.

Так что же такое панспермия? Внутри такой солнечной системы, как наша, это кажется возможным. Метеориты с Марса попали на Землю, что является довольно веским доказательством. Если камни могут совершить путешествие, почему бы не использовать химикаты в этих камнях или на них? Могут ли споры совершать межзвездное путешествие между звездными системами?

Команда исследователей задалась целью ответить на этот вопрос. Они работали с моделируемой галактикой из MUGS — набора из 16 моделируемых галактик, созданных исследователями в начале 2000-х годов. В 2016 году Гобат и коллеги добавили модифицированную модель галактической обитаемости, получившую название GH16.

Выбранная ими галактика g15784 немного массивнее Млечного Пути и имеет историю спокойных слияний. Она уже давно не сливалась ни с чем очень массивным, а вокруг нее вращается несколько сферических галактик.

Команда вычислила уровень обитаемости для каждой звездной системы в галактике. В данном случае это означает количество звезд малой массы главной последовательности с планетами земной группы в пределах их обитаемых зон. Затем они последовали за моделью GH16, которая учитывает металличность звезды, минимальную и максимальную массу, историю образования, а также внутренний и внешний диапазоны зоны обитаемости.

Они также рассмотрели влияние взрывов сверхновых на обитаемость. Ядро галактики — самая густонаселенная часть галактики. Таким образом, даже несмотря на то, что там больше потенциально обитаемых планет, есть и более смертоносные сверхновые. Более высокая плотность звезд в ядре означает, что каждая обитаемая планета имеет более высокие шансы стать непригодной для жизни из-за вспышки сверхновой. По мнению авторов, более высокая металличность в середине также снижает обитаемость. Это делает центральную область трудным местом для панспермии.

Группа также посмотрела на спиральные рукава g15784. Хотя плотность звезд там также высока, как и скорость распространения сверхновых (SNR), они не повлияли на обитаемость. Они также посмотрели на галактический диск и гало.

Исследование показывает, что панспермия, по крайней мере возможна, хотя простого ответа на этот вопрос нет. Они обнаружили, что, хотя средняя обитаемость увеличивается с увеличением галактоцентрического радиуса, вероятность панспермии обратно пропорциональна. Это связано с более высокой плотностью звезд в галактическом центре.

Но вероятность панспермии в центральном диске невелика. Это происходит из-за более высоких скоростей сверхновых и более низкой доли выхода из-за более высокой металличности. Естественная обитаемость не сильно варьируется по всей галактике, в то время как вероятность панспермии варьируется в широких пределах, на несколько порядков.

Команда не обнаружила корреляции между вероятностью панспермии и обитаемостью принимающей зоны. В этом исследовании зона относится к большому числу звезд из-за низкого разрешения моделирования.

Наконец, они обнаружили, что панспермия менее эффективна, чем пребиотическая эволюция на месте, хотя они заявили, что не могут точно определить это количественно.

В своем заключении авторы указывают на несколько предостережений в отношении этой работы. «… во-первых, она включает в себя несколько факторов, которые мы рассматривали как неизвестные константы (например, доля захвата спор планетами, связь между обитаемостью и наличием жизни, типичная скорость межзвездных объектов и абсолютное значение доли выхода межзвездных органических соединений с планет-источников)». В результате они считают, что их результаты «… естественно, более качественные, чем количественные».

Они также предупреждают, что в то время как реальная галактика, подобная Млечному пути, динамична и меняется, их смоделированная галактика — всего лишь моментальный снимок. «Таким образом, эти результаты применимы только в том случае, если типичный временной интервал для панспермии намного короче, чем динамический временной интервал галактики».

Есть и другие различия между смоделированной галактикой и Млечным путем. «Например, наша воображаемая галактика имеет большее значение отношения светимости балджа к диску, чем настоящий Млечный Путь, и предполагается, что балдж галактики хорошо подходит для панспермии». Наконец, они указывают, что MUGS — это моделирование с низким разрешением, а моделирование с более высоким разрешением может привести к некоторым различиям в результатах.

Недавно нас посетили два межзвездных объекта: «Оумуамуа и комета 2L/Борисов. Итак, мы знаем, что объекты перемещаются между звездными системами. Вероятно, было гораздо больше межзвездных посетителей, которых мы не могли увидеть с технической точки зрения. И мы знаем, что органические строительные блоки присутствуют в космосе.

Это не доказывает, что органические строительные блоки могут перемещаться между звездами, но это кажется возможным. Благодаря этому исследованию мы могли бы узнать немного больше о том, насколько это вероятно и где в галактике это может произойти.